Экспериментальная установка и методика измерения

Задание I. Определение видимого увеличения микроскопа.

Видимое увеличение микроскопа определяют при помощи дополнительной линзы, устанавливаемой за окуляром микроскопа (рис. 3).

Как показывает рис. 3, линейное увеличение оптической системы, состоящей из двух компонентов (микроскопа и линзы) в том случае, когда предмет помещен в фокусе первого компонента, а изображение - в фокусе второго компонента, определяется по формуле:

Рис.3

(5)

где у - размер предмета, размещенного в фокусе микроскопа;

у' - размер изображения, получаемого в фокусе линзы.

Из выражений (5) и (2) получаем расчетную формулу для видимого увеличения микроскопа:

(6)

250 250y'

Г = =

ƒ'микр y · ƒ'линзы

Рекомендуется следующий порядок работы:

1. На предметном столике микроскопа разместить объект-микрометр, наблюдая в окуляр, сфокусировать микроскоп на резкость изображения штрихов объект-микрометра (используется любой из указанных преподавателем микрообъективов).

2. За окуляром микроскопа установить линзу, в фокальной плоскости которой находится слабо матированный экран или миллиметровая бумага. Наблюдая на экране изображение шкалы объект-микрометра измерить три раза (с помощью «миллиметровки») величину изображения у' десяти штрихов объект-микрометра (цена одного деления С шкалы объект-микрометра и f`' линзы указаны на установке).

3. Определить видимое увеличение микроскопа Г по формуле (6) и оценить погрешность.

Задание 2. Определение числовой апертуры

Определение числовой апертуры сводится к определению апертурного угла _a, так как n = 1. Из схемы установки для измерения угла a (рис.4) следует:

(7)

(Величина lуказана на установке)

Расстояние m определяется с помощью микрометров M₁ и М₂ следующим образом:

1. Установить микрообъектив малого увеличения, на столик микроскопа установить диафрагму с небольшим отверстием и сфокусировать микроскоп на

резкое изображение диафрагмы.

2. Привести в соприкосновение измерительные стержни микрометров M₁ и

М₂, расположенных под предметным столиком микроскопа.

Рис.4

Вынуть окуляр и наблюдать в тубусе микроскопа изображение стержней микрометров на фоне светлого кружка, соответствующего выходному зрачку микрообъектива.

3. Наблюдая в тубус без окуляра и вращая поочередно барабаны правого и левого микрометров, совместить сначала конец измерительного стержня правого микрометра с краем светлого кружка, а затем - конец измерительного стержня левого микрометра с краем светлого кружка. Снять показания микрометров m₁ и m₂. Определить m = m₁ + m₂

4. По формуле (7) вычислить tg_a и определить числовую апертуру А микроскопа.

Используя формулу (4) и полагая λ = 0,55 * 10 ^{- 3} мм, вычислить наименьшее теоретическое разрешаемое расстояние  микроскопа (линейный предел разрешения).

Задание 3. Определение показателя преломления стекла с помощью микроскопа.

Известно, что удлинение L, вносимое в ход лучей плоскопараллельной пластинкой (призмой, защитным стеклом, светофильтром), определяется по формуле:

(8)

n - 1

L = d

n

где d - толщина пластинки (указана на установке);

n - показатель преломления.

Рис.5

Из рис. 5 видно, что

L = d - d'

(9)

где d' - толщина редуцированной, или приведенной к воздуху, пластинки.

Из (8) и (9) получаем:

(10)

Измерение толщины редуцированной пластинки производится с помощью

микроскопа.

1. Установить на столик микроскопа стеклянную пластинку с нанесенными на ее верхней и нижней поверхностях взаимно перпендикулярными рисками. Наблюдая в окуляр и пользуясь механизмом грубой фокусировки микроскопа, убедиться в том, что обе риски находятся в поле зрения объектива.

2. Сфокусировать микроскоп на изображение одной из рисок и снять отсчет O₁ по барабану микрометренного механизма микроскопа. Вращать барабан микрометренного механизма, считая количество оборотов барабана, до тех пор, пока в поле зрения не появится изображение второй риски и вновь снять отсчет О₂ по барабану.

Зная число оборотов К и цену одного оборота (0,1 мм), определить толщину d' редуцированной пластинки d' = (0,1К + О₂) – O₁ и по формуле (10) вычислить показатель преломления стекла.